王 麗
(中國氯堿工業(yè)協(xié)會,天津 300192)
氯堿行業(yè)是基礎(chǔ)原材料行業(yè),產(chǎn)品種類多,關(guān)聯(lián)度大,廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域,具有較高的經(jīng)濟延伸價值。 氯堿生產(chǎn)中燒堿和氯氣以固定比例同時產(chǎn)出,兩者互為關(guān)聯(lián)產(chǎn)品,隨著中國燒堿產(chǎn)能進入理性發(fā)展階段, 氯氣產(chǎn)量呈現(xiàn)穩(wěn)中小幅增長趨勢。2021 年,中國氯堿企業(yè) 158 家,氯氣產(chǎn)能 3 967 萬t/a,產(chǎn)量3 424 萬t,分布于除北京市、海南省、貴州省和西藏自治區(qū)外的省、自治區(qū)和直轄市。 2021 年中國氯資源分布現(xiàn)狀見表1。
表1 2021年中國氯資源分布現(xiàn)狀
近年來,中國東南部、中部和西部地區(qū)以不同成長路徑和發(fā)展特點的氯資源利用方式日趨清晰。 東南部省份氯堿產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史悠久, 同時沿海地區(qū)也是中國耗氯產(chǎn)品主要消費市場, 依托下游需求支撐和相對便利的對外貿(mào)易條件, 當(dāng)?shù)睾穆犬a(chǎn)品種類較多,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為豐富,逐漸形成與石化、氟化工、精細(xì)化工和農(nóng)藥等行業(yè)結(jié)合發(fā)展的模式; 西部地區(qū)依托資源優(yōu)勢建設(shè)大型化、一體化“煤電鹽化”項目,當(dāng)?shù)睾穆犬a(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對單一, 氯資源主要通過生產(chǎn)聚氯乙烯產(chǎn)品進行轉(zhuǎn)化;中部地區(qū)依托自身區(qū)位特點,利用臨近下游重點消費領(lǐng)域優(yōu)勢, 著重發(fā)展多種精細(xì)耗氯產(chǎn)品。
隨著生產(chǎn)成本的持續(xù)提升, 中國氯堿行業(yè)運營壓力加重, 耗氯產(chǎn)品已經(jīng)成為氯堿生產(chǎn)中決定企業(yè)經(jīng)濟效益和技術(shù)水平的關(guān)鍵因素之一, 也是氯堿企業(yè)主要經(jīng)濟增長點, 耗氯產(chǎn)品的生產(chǎn)與發(fā)展對氯堿行業(yè)的氯堿平衡起著重要作用。
氯作為一種重要資源, 主要應(yīng)用于有機合成工業(yè),以生產(chǎn)塑料、合成橡膠、染料及其他化學(xué)制品或中間體,還用于漂白劑、消毒劑、合成藥物等。伴隨氯堿企業(yè)規(guī)模和技術(shù)實力整體提升, 耗氯產(chǎn)品種類日趨豐富,產(chǎn)品鏈逐漸向精細(xì)化工和新材料領(lǐng)域延伸,多種耗氯產(chǎn)品產(chǎn)能規(guī)模達(dá)到世界首位。 除占比最大的聚氯乙烯外,中國已經(jīng)形成甲烷氯化物、環(huán)氧化合物、高分子氯化聚合物、光氣/異氰酸酯、氯代芳烴、漂白消毒劑等二十多個系列。
聚氯乙烯作為重要的耗氯產(chǎn)品, 耗氯量約占氯氣產(chǎn)量的40%,裝置的穩(wěn)定運行對中國氯堿行業(yè)堿氯平衡起到十分重要的作用。 中國聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè) 71 家,總產(chǎn)能 2 713 萬t/a。 近年來,聚氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提升,裝置開工率有所提高,清潔生產(chǎn)和綠色發(fā)展成為重要發(fā)展方向。
由于中國“富煤、貧油”的資源結(jié)構(gòu)特點,聚氯乙烯產(chǎn)品不同工藝及多原料路線將長期共存, 各具特點,在不同時期的原料成本、市場需求等多重條件影響下,相對競爭力水平有所不同。中國聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)需通過綜合分析自身具備的區(qū)位優(yōu)勢、 資源特點、物流方式等,來選擇原料路線,未來中國聚氯乙烯供應(yīng)格局或?qū)⒄{(diào)整。
(1)東部沿海地區(qū)發(fā)展乙烯法聚氯乙烯。國際能源結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化, 中國乙烯來源途徑逐漸多元化,沿海甲醇制烯烴、進口乙烷裂解制乙烯將豐富乙烯資源。 交通便利、臨近終端消費市場的東部沿海地區(qū)是以進口或國產(chǎn)乙烯基產(chǎn)品為原料生產(chǎn)聚氯乙烯的典型代表。據(jù)統(tǒng)計,2022-2023 年,中國將有160 萬t乙烯法聚氯乙烯裝置計劃投產(chǎn),新增產(chǎn)能集中在山東、河北、浙江和廣西等沿海地區(qū)。
(2) 外購電石生產(chǎn)聚氯乙烯的氯堿企業(yè)將優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。隨著中國雙碳政策的不斷推進,外購電石的東部和中部地區(qū)氯堿企業(yè)面臨的電石供應(yīng)不穩(wěn)且價格上漲的風(fēng)險將加劇。 此外,能源價格上漲,以及電石生產(chǎn)和運輸?shù)陌踩?、環(huán)保壓力加大,電石成本將明顯增加, 非電石配套的聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)在成本競爭方面處于不利地位。 企業(yè)未來可以考慮調(diào)整電石法聚氯乙烯裝置生產(chǎn)負(fù)荷,發(fā)展高附加值、精細(xì)化氯產(chǎn)品來進行優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu), 也可以充分發(fā)揮研發(fā)和貼近市場的優(yōu)勢,生產(chǎn)功能型、專用型等高端聚氯乙烯品種,實現(xiàn)差別化、錯位發(fā)展,提高聚氯乙烯附加值,避免與西部通用樹脂同質(zhì)競爭。
(3)西部地區(qū)電石法聚氯乙烯企業(yè)向綠色低碳方向發(fā)展。西部煤炭資源豐富,當(dāng)?shù)仉娛纫蚁┢髽I(yè)基本配套生產(chǎn)電石, 原材料供應(yīng)的自主性和穩(wěn)定性相對較好, 一體化發(fā)展模式通過資源優(yōu)勢抵消地理位置方面的不足?!蛾P(guān)于汞的水俁公約》生效后,國內(nèi)禁止新建使用含汞催化劑的電石法聚氯乙烯產(chǎn)品,在目前中國無汞催化劑未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化的情況下,西部地區(qū)新建電石法聚氯乙烯項目或?qū)⑹芟蕖4送?,電石屬于高耗能產(chǎn)品,未來西部地區(qū)電石法聚氯乙烯企業(yè)需繼續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝, 提升生產(chǎn)效率和能源利用效率,不僅降低生產(chǎn)成本,而且對節(jié)能減碳具有重要意義。
近兩年, 隨著在產(chǎn)企業(yè)的擴建及部分企業(yè)異地建廠, 甲烷氯化物產(chǎn)能有所增長, 市場競爭壓力加大。 2021 年,中國甲烷氯化物企業(yè)15 家左右,總產(chǎn)能 355 萬t/a,產(chǎn)量約 265 萬t。 二氯甲烷出口量持續(xù)提升, 年凈出口量17 萬t, 三氯甲烷進出口數(shù)量有限,且基本持平。
近幾年,二氯甲烷下游需求結(jié)構(gòu)變化較大,醫(yī)藥行業(yè)、清洗行業(yè)以及膠水和稀釋劑等傳統(tǒng)溶劑行業(yè),因安全、環(huán)保等因素影響需求縮減。R32 制冷劑行業(yè)發(fā)展較好,在空調(diào)領(lǐng)域替代R22,需求逐年增長。 此外, 以鋰電池隔離膜行業(yè)作為代表的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,帶動二氯甲烷在新能源領(lǐng)域的需求不斷增加。三氯甲烷下游用途則較為單一,85%~90%作為原料生產(chǎn)R22 制冷劑及氟聚合物原料用R22。 隨著中國加大對氫氟烴類產(chǎn)品的淘汰力度,R22 產(chǎn)業(yè)將受到限制, 影響三氯甲烷下游需求, 但作為四氟乙烯的原料,用量將持續(xù)增長。
環(huán)氧氯丙烷是一種重要的有機化工原料和精細(xì)化工產(chǎn)品,下游85%用于生產(chǎn)環(huán)氧樹脂。 在國家碳達(dá)峰、碳中和背景下,中國將加大風(fēng)電等可再生能源的開發(fā)力度, 環(huán)氧樹脂用在新增風(fēng)電葉片等高端復(fù)合性材料方面的需求量將持續(xù)提升, 帶動環(huán)氧氯丙烷需求不斷增長。
中國環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)企業(yè)22 家,產(chǎn)能133 萬t/a,生產(chǎn)工藝有丙烯高溫氯化法和甘油氯化法兩種。 其中, 丙烯高溫氯化法是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝, 由于轉(zhuǎn)化率低、副產(chǎn)物多、單耗高、設(shè)備易腐蝕、“三廢”多等缺點,僅有少數(shù)企業(yè)采用。 甘油氯化法相對環(huán)保,成為近幾年投建熱點, 但甘油法工藝的主要問題為原料甘油依賴進口, 甘油的穩(wěn)定供應(yīng)和價格對產(chǎn)品盈利有直接的影響。 近兩年,國內(nèi)進行以雙氧水為氧源,氯丙烯環(huán)氧化制環(huán)氧氯丙烷的工藝研究,工藝路線較為先進, 工藝流程及關(guān)鍵設(shè)備等處于優(yōu)化階段。江蘇揚農(nóng)自主開發(fā)15 萬t/a 雙氧水法環(huán)氧氯丙烷裝置已經(jīng)建成,目前處于投產(chǎn)試車狀態(tài)。 巴陵石化5 萬t/a 雙氧水法環(huán)氧氯丙烷裝置在建,預(yù)計2023年底投產(chǎn)。
環(huán)氧丙烷是除了聚丙烯和丙烯腈之外的第三大丙烯衍生物,是重要的基礎(chǔ)有機化工合成原料。 2021年,國內(nèi)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)企業(yè)19 家, 總產(chǎn)能426 萬t/a,耗氯工藝的氯醇法路線產(chǎn)能占比41%,共氧化法占比47%,雙氧水法占比12%。
氯醇法路線生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量皂化廢液和廢渣,被列入國家發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》限制類,企業(yè)需通過不斷研究改進廢水處理技術(shù),提升廢水處理能力和效果,才能實現(xiàn)行業(yè)綠色化發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計,2022年國內(nèi)環(huán)氧丙烷計劃新增產(chǎn)能達(dá)到240 萬t/a, 生產(chǎn)工藝基本為直接氧化法和共氧化法。 如果氯醇法環(huán)氧丙烷衍生廢物處理未能得到有效解決,受成本及行業(yè)競爭壓力上升影響,未來氯醇法工藝產(chǎn)能占比將會呈現(xiàn)逐年下降趨勢。
氯乙酸作為一種精細(xì)化工產(chǎn)品, 耗氯量大,前期投資低,近幾年受到氯堿企業(yè)的關(guān)注。 2021 年國內(nèi)氯乙酸生產(chǎn)企業(yè) 13 家, 總產(chǎn)能 78 萬t/a, 產(chǎn)量約61 萬t,開工率約78%,生產(chǎn)企業(yè)分布較為集中,按照原料和下游市場的就近關(guān)系, 生產(chǎn)裝置主要集中在山東、河北、河南和江蘇等省份。
(1)生產(chǎn)裝置水平明顯提升。 近幾年,中國氯乙酸行業(yè)生產(chǎn)工藝明顯改進和提升, 傳統(tǒng)的硫磺間歇法裝置已基本退出, 醋酐間歇法的產(chǎn)能占比也逐漸減小, 新建氯乙酸項目建設(shè)選擇先進的醋酐連續(xù)法工藝, 但目前中國部分氯乙酸企業(yè)對新工藝的熟練程度不夠, 裝置生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性均有待提升。
(2)新興下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒊蔀樾枨笤鲩L方向。在市場經(jīng)濟和政策導(dǎo)向的雙重作用下, 落后工藝企業(yè)基本退出市場,行業(yè)發(fā)展環(huán)境得到進一步優(yōu)化,產(chǎn)品投建熱情有所恢復(fù), 未來兩年國內(nèi)計劃新增產(chǎn)能超過20 萬t/a,行業(yè)產(chǎn)能重回上行通道。 目前中國氯乙酸除固態(tài)產(chǎn)品之外的品種少、產(chǎn)量小,未來除拓寬農(nóng)藥、CMC 等傳統(tǒng)下游應(yīng)用領(lǐng)域外, 通過生產(chǎn)高質(zhì)量的氯乙酸以及氯乙酸水溶液、乙醇溶液、熔融態(tài)氯乙酸等產(chǎn)品, 進入新興的下游應(yīng)用市場將成為主要需求增長方向。
中國是全球氯化聚乙烯生產(chǎn)規(guī)模最大的國家,2021 年產(chǎn)能 170 萬t/a,產(chǎn)量 110 萬t左右,國內(nèi)氯化聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)超過40 家。近兩年由于國家環(huán)保要求不斷升級,行業(yè)整合力度加大,集中度持續(xù)提升。
中國氯化聚乙烯需求量較大, 生產(chǎn)企業(yè)具有較好的經(jīng)濟規(guī)模效益,并且耗氯量相對較高,越來越受氯資源豐富的氯堿企業(yè)所關(guān)注。 目前國內(nèi)大部分氯化聚乙烯生產(chǎn)廠家采用水相懸浮氯化法生產(chǎn)工藝,但生產(chǎn)中副產(chǎn)的大量稀鹽酸回收利用困難, 經(jīng)過中和后排放,既浪費資源,又增加生產(chǎn)費用。 鹽酸相懸浮氯化法蒸汽消耗明顯偏低,節(jié)能顯著,并且指標(biāo)穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量較高、 “三廢”排放量少,且易于處理。但對后處理設(shè)備的耐腐蝕性要求較高、投資較大,具有一定技術(shù)和投資門檻, 這是該工藝未大范圍替換水相法工藝的主要原因, 目前規(guī)劃的新項目基本選擇鹽酸相懸浮氯化法工藝。
氯化亞砜是硫酸工業(yè)和氯堿工業(yè)的重要衍生產(chǎn)品,具有較好的應(yīng)用市場和發(fā)展前景,下游芳綸纖維和鋰離子電池電解液被國家統(tǒng)計局列入 《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(2018)》,符合國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。中國氯化亞砜行業(yè)有十余家生產(chǎn)企業(yè),江西世龍、開封東大、河南聯(lián)創(chuàng)等氯堿企業(yè)生產(chǎn)該產(chǎn)品。
生產(chǎn)芳綸纖維原料為苯二胺和苯二甲酰氯,苯二胺裝置耗氫量較高, 苯二甲酰氯消耗大量氯化亞砜,氯化亞砜消耗氯氣,主要原料由氯堿行業(yè)提供,比較適合氯堿企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展。 在鋰電池行業(yè)氯化亞砜可用于生產(chǎn)新型鋰鹽電解液添加劑雙氟磺酰亞胺鋰,有較好的熱穩(wěn)定性、導(dǎo)電率、熱力學(xué)性能,被認(rèn)為是具有發(fā)展前景的新型鋰鹽, 將會推動氯化亞砜的需求增長。
全球已經(jīng)進入節(jié)能減排、 發(fā)展低碳經(jīng)濟和能源多元化結(jié)構(gòu)的階段, 新能源和可再生能源將是未來長久戰(zhàn)略性發(fā)展方向。以氯堿化工為基礎(chǔ),向三氯氫硅無機氯產(chǎn)品鏈延伸,發(fā)展太陽能新能源產(chǎn)業(yè),以及生產(chǎn)一氯甲烷有機氯產(chǎn)品, 搭建有機硅化工新材料產(chǎn)業(yè)鏈,均為在目前雙碳政策環(huán)境下,氯堿行業(yè)研究和關(guān)注的熱點領(lǐng)域。
多晶硅:電解生產(chǎn)燒堿、氯氣、氫氣—氯氣和氫氣制氯化氫—氯化氫和硅粉制三氯氫硅—三氯氫硅加氫還原生成多晶硅—電力冶煉成單晶硅—硅基太陽能電池—清潔太陽能電源,形成循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。
有機硅: 光伏行業(yè)太陽能電池片是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件, 層壓后的太陽能電池片與鋁合金邊框的粘接與密封,接線盒與背材的粘接,接線盒的灌封及薄膜電池與金屬背軌的結(jié)構(gòu)粘接, 是有機硅膠粘劑在太陽能電池中重要使用部位。 目前應(yīng)用到光伏和新能源汽車行業(yè)的有機硅需求持續(xù)增長,且發(fā)展前景較好。
中國氯堿企業(yè)耗氯產(chǎn)品的選擇要符合國家政策發(fā)展方向,契合當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)總體布局,結(jié)合國內(nèi)外的生產(chǎn)工藝及設(shè)備要求,利用本地資源條件,切合企業(yè)實際,確定適合自身發(fā)展的耗氯產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)鏈。
工業(yè)鹽電解生產(chǎn)燒堿的同時聯(lián)產(chǎn)氯氣和氫氣,氯堿企業(yè)向下游延伸的產(chǎn)品如果原料結(jié)合堿、 氯和氫發(fā)展,將具有較好生產(chǎn)成本優(yōu)勢,如亞氯酸鈉、氯代異氰尿酸、甘油法/雙氧水法環(huán)氧氯丙烷—環(huán)氧樹脂等。 也可以發(fā)展既耗堿又耗氯的產(chǎn)品,如氯乙酸、水合肼、丙烯法環(huán)氧氯丙烷、甲烷氯化物、鈉法漂粉精及氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化橡膠、氯化聚丙烯等氯化聚合物。氯堿企業(yè)將自產(chǎn)的燒堿、氯氣和氫氣結(jié)合延伸,便于輸送和連續(xù)化生產(chǎn),利于堿氯平衡發(fā)展,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
依托資源優(yōu)勢,融合區(qū)域經(jīng)濟,因地制宜,推進氯產(chǎn)品與氯堿裝置對接精度。 新的耗氯產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn),需要結(jié)合自身實際和當(dāng)?shù)刭Y源、能源特色以及工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的實際情況,做出合理規(guī)劃。 (1)耗氯產(chǎn)品生產(chǎn)不僅需要氯堿裝置產(chǎn)生的氯氣, 還需要其他化工原料,盡量利用當(dāng)?shù)卦腺Y源,減少原料物流運輸成本,提高生產(chǎn)成本競爭力。 (2)下游產(chǎn)品裝置靠近終端市場,對下游市場敏感度較高,利于靈活調(diào)整銷售策略。 (3)具有港口優(yōu)勢的企業(yè),考慮投建國外需求較好的耗氯產(chǎn)品,既可以立足國內(nèi)需求,也可以發(fā)展外貿(mào)出口的戰(zhàn)略思路。
隨著人們環(huán)保意識的日益提高與環(huán)保壓力的日益增強,耗氯產(chǎn)品綠色化發(fā)展成為必然趨勢,也是耗氯產(chǎn)品持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和提高競爭能力的關(guān)鍵。 未來耗氯產(chǎn)品企業(yè)通過自主創(chuàng)新和技術(shù)進步, 在清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟和綠色發(fā)展上深入探索,圍繞“吃干榨盡”廢物,實現(xiàn)資源利用最大化,開展技術(shù)攻關(guān)與實踐。耗氯產(chǎn)品應(yīng)選擇清潔生產(chǎn)工藝,例如醋酐連續(xù)法生產(chǎn)氯乙酸、 酸相懸浮法CPE 工藝、 水相法CPVC工藝、雙氧水法生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷、氯化法鈦白粉、鈉法漂粉精、酮連氮法生產(chǎn)ADC 發(fā)泡劑等,促進耗氯產(chǎn)品高質(zhì)量發(fā)展。
氯堿企業(yè)規(guī)劃建設(shè)耗氯項目不應(yīng)盲目追求高新產(chǎn)品,也不應(yīng)以當(dāng)前效益為唯一選擇,要仔細(xì)權(quán)衡和分析自身資金和技術(shù)力量、當(dāng)?shù)刭Y源、本地及周邊市場等實際情況,結(jié)合企業(yè)未來戰(zhàn)略規(guī)劃方向,合理規(guī)劃選擇適合自己的耗氯產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈。 目前企業(yè)耗氯產(chǎn)品規(guī)劃選擇有如下幾個方向。 (1)依托現(xiàn)有裝置,不斷開發(fā)和延伸下游產(chǎn)品,選擇做長產(chǎn)業(yè)鏈,增加耗氯產(chǎn)品加工深度,提高產(chǎn)品附加值。 (2)重點發(fā)展一級氯產(chǎn)品,做大產(chǎn)品規(guī)模,提升話語權(quán)。(3)加大新品種和專用料的研發(fā)投入,做系列化、專業(yè)化、針對化的專用料牌號,實現(xiàn)差異化競爭。
“十四五”期間,中國氯堿行業(yè)將加大對主要耗氯產(chǎn)品傳統(tǒng)工藝的清潔生產(chǎn)工藝研發(fā)與改造, 通過新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料等不斷研發(fā),調(diào)整耗氯產(chǎn)品結(jié)構(gòu),開拓耗氯產(chǎn)品下游需求,延伸下游產(chǎn)業(yè)鏈。注重耗氯產(chǎn)品原料來源、生產(chǎn)成本和生態(tài)環(huán)保的綜合競爭力,推動耗氯產(chǎn)品向節(jié)能、清潔、低碳方向發(fā)展。